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(2008?青岛)进一步探究:
晓丽想要探究“气体分子对器壁的压强规律”,她首先做了如下实验:
如图,将托盘天平的左盘扣在支架上,调节天平平衡后,将一袋绿豆源源不断地从同一高处撒到左盘上,发现天平指针偏转并保持一定角度,左盘受到一个持续的压力.
容器中气体分子碰撞器壁的现象与上述实验现象十分相似.可见,容器中大量气体分子不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力,而
单位
单位
面积上所受的压力就是气体分子对器壁的压强.
(1)上述过程中运用的科学方法主要有
类比
类比
法.
(2)气体分子对器壁的压强与哪些因素有关呢?
①晓丽对该问题进行了如下简化:
a、容器为长方体;
b、容器中的气体分子不发生相互碰撞;
c、容器中气体分子分为6等份,每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞;
d、所有气体分子的速度均等于它们的平均速度v;
e、所有气体分子与器壁的碰撞均为完全弹性碰撞(详见②中“c”).
②已知每个气体分子的质量为m,单位体积中的气体分子个数为n0.晓丽推导出了气体分子的数学表达式.她的推导过程如下:(请将推导过程填写完整)
a、单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数n=
n0
6
n0
6

b、△t时间内垂直碰撞到某一器壁△S面积上的平均分子数△N=
n0v△t△s
n0v△t△s

c、由于是完全碰撞,因此△S面积上所受的平均压力F与△t的乘积为:F△t=△N?2mv;
d、气体分子对器壁的压强公式为:P=
2n0mv2
2n0mv2
分析:物理学中,把单位面积上所受到的压力大小叫做压强;
(1)将气体分子碰撞器壁的现象与绿豆碰撞托盘底比较,采用了类比法;
(2)a、根据题意,容器中气体分子分为6等份,每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞,则可求单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数;
b、由题知,单位体积中的气体分子个数为n0,△t时间内气体分子走过的长度L=v△t,在长度为L、底面积为△S的长方体体积是v△t,包含的气体分子数为n0v△t△s,在△t时间内会有n0v△t△s的气体分子撞击器壁;
d、由c知道,F△t=△N?2mv,求出F大小,再利用压强公式求气体分子对器壁的压强.
解答:解:容器中大量气体分子不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力,而单位面积上所受的压力就是气体分子对器壁的压强;
(1)上述实验过程中,把气体分子运动与绿豆运动类比,运用的是类比法;
(2)a、由题知,单位体积中的气体分子个数为n0,容器中气体分子分为6等份,每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞,则单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数为
n0
6

b、由题知,单位体积中的气体分子个数为n0,△t时间内气体分子走过的长度L=v△t,在长度为L、底面积为△S的长方体体积是v△S△t,包含的气体分子数为n0v△t△s,在△t时间内撞击器壁气体分子数:
△N=n0v△t△s;
d、由c知道,F△t=△N?2mv=n0v△t△s2mv,
∴F=n0v△s2mv,
气体分子对器壁的压强:
p=
F
△s
=
n0v△s2mv
△s
=n0v2mv=2n0mv2
故答案为:单位,类比,
n0
6
,n0v△t△s,2n0mv2
点评:此题是探究气体压强大小和哪些因素有关的实验题,采取了类比法来研究.
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科目:初中物理 来源: 题型:

(2008?青岛)进一步探究:
硬度是衡量材料软硬程度的物理量.硬度的大小可以用如图方法进行测试:
选择规定的淬火钢球,给它加载压力F,将它压到被测试的材料表面,保持规定的时间后卸载压力,就会在材料表面留下凹形压痕.如果用S表示凹形压痕的面积,用H表示材料的硬度,某次实验中对一些材料的测试数据如下:
材料 F/N S/mm2 H/(N/mm2
a 10000 100 100
b 10000 200 50
c 20000 100 200
d 15000 150 100
e 7500 25
①硬度的定义为:在凹形压痕单位面积上所承受的
压力
压力
.可以用公式
H=
F
S 
H=
F
S 
来表示.
②请将表格数据填写完整.a、b、c、d四种材料的F-S图象如上图所示,其中表示材料d硬度的图线是

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科目:初中物理 来源: 题型:

(2008?青岛)进一步探究:科学家安培发现,两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况).
①可见,平行通电导线之间有力的作用.而且,当通入的电流方向相同时,导线相互
吸引
吸引

②平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F=klI1I2/r来描述.其中,I1、I2分别为两根导线中通入的电流,l为导线的长度,r为导线之间的距离,k为比例系数.某次实验数据如下:
实验次数 l/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 0.8×10-7
2 0.2 0.2 0.1 0.4×10-7
3 1.5 0.4 0.2 1.8×10-7
请将表格填写完整.比例系数k=
2×10-7
2×10-7
N/A2.对于位置固定、长度一定的两根平行导线,如果保持F大小不变,两根导线中的电流大小关系可以用图象中的图线
b
b
来表示.

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科目:初中物理 来源: 题型:

(2008?青岛模拟)小明在探究影响气体压强的因素时,又在老师的指导下进一步探究了温度与气体压强的关系,小明取一牢固的密闭性好又能加热的钢制气罐,通过盖上的特殊孔,在气罐内安装了温度、气压传感器.对气罐缓慢加热,并记录数据如下:
记录序号
物理量
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
气体压强/pa 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.32 1.36 1.40
气体温度/℃ 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
根据对实验数据分析,得出本实验中的气压(p)与气温(t)关系的数学表达式为:p=(
400t+p0
400t+p0
) p0 (其中 p0=105 Pa).

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(2008?青岛)进一步探究:
小宇从《物理手册》中查到光从玻璃射向空气中的一些数据:
入射角i 30° 39° 39°30′ 40° 50°
折射角r 51° 79° 82° 90°
反射的能量 4.7% 6.8% 36% 47% 100% 100%
①当入射角i≥
40°
40°
时,不发生折射现象.图象中的图线
a
a
反映了上述实验中的两角关系.
②判断:如果光从空气射向玻璃,则反射的能量可以达到100%.
×
×

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